DE19619197A1 - Vorrichtung zum Erfassen von Winkelpositionen und/oder von Winkelgeschwindigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen von Win­ kelpositionen und/oder von Winkelgeschwindigkeiten eines über einen begrenzten Winkelbereich um eine Schwenkachse schwenk­ baren Bauteils, insbesondere einen Spulrahmen einer Spulvor­ richtung einer Textilmaschine.

Bei Spulvorrichtungen von Textilmaschinen hält ein Spulrahmen eine Spulhülse, auf die ein Faden zum Bilden einer Kreuzspu­ le, insbesondere einer Kreuzspule in wilder Wicklung, aufge­ wickelt wird. Die Spulenhülse und später die Kreuzspule wer­ den von einer Friktionswalze angetrieben. Für die Qualität der Kreuzspule ist es von Bedeutung, mit welcher Auflagekraft die Spule auf dieser Friktionswalze aufliegt. Es ist bekannt (DE 39 27 142 A1), eine motorische Spulrahmenkompensation vorzusehen, d. h. die Schwenkachse des Spulrahmens mit einer elektromotorischen Kraft zu belasten, die die Spulenauflage­ kraft während der Spulreise steuert.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden (DE-Patentanmeldung 195 27 214.5), zwischen dem elektromotorischen Drehmomenten­ erzeuger, insbesondere einem bürstenlosen Gleichstrommotor, und der Schwenkachse des Spulrahmens ein Bandgetriebe vorzu­ sehen, das praktisch spielfrei und hysteresefrei arbeitet, so daß es damit möglich ist, auch eine Dämpfung von Schwingungen mittels des elektrischen Drehmomentenerzeugers durchzuführen.

Für eine motorische Rahmenkompensation und insbesondere für eine Rahmendämpfung muß eine Vorrichtung oder ein Sensor ein­ gesetzt werden, der mit hoher Auflösung die Geschwindigkeit des Rahmens erfaßt und auch die absolute Winkelposition. Als mögliche Sensoren kommen hochauflösende Strichsensoren, Hall­ sensoren oder Analogsensoren wie Potentiometer in Betracht. Derartige Sensoren sind relativ teuer und, insbesondere bei einem Potentiometer, verschleißbehaftet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach und preiswert realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Bereich der Schwenkachse wenigstens eine im wesentlichen in einer Radia­ lebene liegende, scheibenförmige Spule stationär angeordnet ist, der ein parallel zur Ebene der Spule mit der Schwenkach­ se verschwenkendes Eisenelement zugeordnet ist, das abhängig von seiner Winkelposition unterschiedlich große Flächen der Spule überdeckt, und daß Mittel zum Erfassen der von der Grö­ ße der Überdeckung der Spule durch das Eisenelement abhängi­ gen Induktivität der Spule vorgesehen sind.

Eine derartige Vorrichtung kommt mit wenigen Bauelementen aus, die ohne weiteres die Anforderungen an die hohe Auflö­ sung und eine hohe Dynamik erfüllen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß symmetrisch zur Schwenkachse zwei jeweils einen Bereich von annähernd 180° einnehmende, scheibenförmige Spulen ange­ ordnet sind, denen ein ringförmiges Eisensegment zugeordnet ist, das sich über einen Winkel von etwa 180° erstreckt. Das Eisensegment bewegt sich derart, daß es beide Spulen teilwei­ se überdeckt, wobei eine Bewegung des Eisenelementes dazu führt, daß die Überdeckung der beiden Spulen sich gegensinnig ändert, d. h. bei einer Spule größer und bei der anderen klei­ ner wird, so daß die sich daraus ergebenden Signale eine be­ sonders hohe Auflösung und eine besonders hohe Dynamik ermög­ lichen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dar­ gestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht von zwei mittels eines Spulenträ­ gers gehaltenen stationär angeordneten, scheibenför­ migen Spulen,

Fig. 2 eine Ansicht eines drehfest mit einer Schwenkachse eines Spulenrahmens verbundenen ringförmigen Eisen­ segmentes und

Fig. 3 einen Schaltplan für eine Induktionsmeßbrücke mit den Spulen nach Fig. 1 und dem Eisensegment nach Fig. 2.

Fig. 1 zeigt zwei spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete scheibenförmige Spulen (L1, L2), die jeweils aus einem Draht aufgebaut sind, der von einem scheibenförmigen Spulenträger (10) gehalten ist. Der Spulenträger (10) ist derart stationär zu einer Schwenkachse angeordnet, insbesondere zur Schwenk­ achse eines Spulenrahmens, wie er beispielsweise in der DE-Patentanmeldung 195 27 214.5 gezeigt ist, daß die Schwenkach­ se mittig in der Symmetrieebene zwischen den beiden Spulen (L1 und L2) liegt. Die beiden Spulen (L1 und L2) sind derart gestaltet, daß sie jeweils etwa einen Winkel von 180° einneh­ men.

Mit der Schwenkachse (11) eines Spulenrahmens ist ein Eisen­ segment (12) drehfest verbunden, das eine halbringförmige Ge­ stalt aufweist. Bei dem Wickeln einer Kreuzspule aus einem Garn oder Faden verschwenkt die Schwenkachse (11) mit dem Ei­ sensegment (12) um einen Winkel (α), der etwas weniger als 90° beträgt.

Der Spulenträger (10) mit den zwei Spulen (L1 und L2) ist in axialer Verlängerung der Schwenkachse derart angeordnet, daß das Eisensegment (12) dem Spulenträger (10) und damit den Spulen (L1 und L2) mit geringem Abstand von beispielsweise weniger als 2 mm gegenüberliegt. In der Ausgangsstellung deckt das Eisensegment (12) die Spule (L2) im wesentlichen vollständig ab, so daß es im wesentlichen nur die Induktivi­ tät der Spule (L2) beeinflußt. Während einer Spulreise, d. h. dem Aufbau einer Kreuzspule, verschwenkt der Spulenrahmen entsprechend dem zunehmenden Durchmesser der Kreuzspule, so daß sich die Schwenkachse (11) beispielsweise im Uhrzeiger­ sinn verdreht und dabei entsprechend das Eisensegment (12) mitführt. Bei dieser Bewegung gibt das Eisensegment die Spule (L2) mehr und mehr frei, während des gleichzeitig die Spule (L1) überdeckt. Damit wird der Einfluß des Eisensegmentes (12) auf die Spule (L2) geringer, während gleichzeitig die Induktivität der Spule (L2) abhängig von dem zunehmenden Überdeckungsgrad durch das Eisensegment (12) stärker beein­ flußt wird.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, sind die beiden Spulen (L1 und L2) zusammen mit ohmschen Widerständen (R1 und R2) in einer Induktionsmeßbrücke angeordnet, an die eine hochfrequente Speisespannung (U1) angelegt ist. Die Abdeckung der beiden symmetrisch angeordneten Spulen (L1, L2) durch das Eisenseg­ ment führt dazu, daß in dem Brückendiagonalzweig eine Span­ nung (U2) mit einer der Position des Eisensegmentes (12) ent­ sprechenden Phasenverschiebung und Amplitudenänderung vorhan­ den ist. Diese Spannung (U2) ist unmittelbar eine Funktion des Winkels (α), d. h. der Winkelposition des Eisensegmentes (12) und damit der Schwenkachse (11) des Spulrahmens. Durch eine digitale Auswertung insbesondere der Phasenverschiebung wird eine Bestimmung der Winkelposition mit hoher Winkelauf­ lösung möglich. Mit Hilfe der Auswertung läßt sich auch die Winkelgeschwindigkeit der Schwenkachse (11) mit hoher Dynamik bestimmen, die abhängig von der Frequenz der Spannung (U1) ist. Dadurch ist es möglich, eine effektive, leistungsfähige und zentral einstellbare Schwingungsdämpfung für den Spulrah­ men zu realisieren, insbesondere in Verbindung mit einem Ge­ triebe entsprechend der DE-Patentanmeldung 195 27 214.5. Mit der Vorrichtung wird somit ein Winkelgeber geschaffen, der eine hohe Winkelauflösung und gleichzeitig eine hohe Dynamik verwirklicht. Ein besonderer Vorteil ist nicht nur, daß die Vorrichtung berührungslos arbeitet, sondern auch, daß direkt die Winkeländerungen an der Schwenkachse (11) des Spulrahmens erfaßt werden, so daß eventuelle Ungenauigkeiten in einem Ge­ triebe eliminiert werden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Erfassen von Winkelpositionen und/oder von Winkelgeschwindigkeiten eines über einen begrenzten Winkelbereich um eine Schwenkachse schwenkbaren Bau­ teils, insbesondere eines Spulrahmens einer Spulvor­ richtung einer Textilmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Schwenkachse (11) wenigstens eine im wesentlichen in einer Radialebene liegende, scheiben­ förmige Spule (L1, L2) angeordnet ist, der ein parallel zur Ebene der Spule mit der Schwenkachse (11) ver­ schwenkendes Eisenelement (12) zugeordnet ist, das ab­ hängig von seiner Winkelposition unterschiedlich große Flächen der Spule (L1, L2) überdeckt, und daß Mittel zum Erfassen der von der Größe der Überdeckung der Spu­ le durch das Eisenelement abhängigen Induktivität der Spule vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Spule (L1, L2) in einer Induk­ tionsbrückenschaltung angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Brückenschaltung eine Auswerteeinrichtung angeschlossen ist, die die sich mit der Änderung der Winkelposition des Eisenelementes (12) ergebenden Pha­ senverschiebungen in der wenigstens einen Spule (L1, L2) erfaßt und als Winkelpositionssignal und/oder Win­ kelgeschwindigkeitssignal auswertet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zur Schwenkachse (11) zwei jeweils einen Bereich von annähernd 180° einneh­ menden, scheibenförmige Spulen (L1, L2) angeordnet sind, denen ein ringförmiges Eisensegment (12) zugeord­ net ist, das sich über einen Winkel von etwa 180° er­ streckt.